优化秸秆管理提高麦玉农田碳氮效率与经济效益

摘要

优化周年秸秆管理,可促进小麦-玉米周年集约化种植系统增产增收和碳氮高效.基于2012年开始的大田定位试验,设置5种秸秆管理方式:C100(100%还田)、C75(75%还田+25%收获)、C50(50%还田+50%收获)、C25(25%还田+75%收获)和C0(100%收获),分析不同秸秆管理下小麦-玉米周年农田碳氮投入量的差异,以及碳氮投入比对作物籽粒产量、碳氮效率和经济效益的影响.结果表明:(1)小麦-玉米周年秸秆还田量不同导致碳氮投入量差异显著,每减少25%的秸秆还田量,来自作物的碳和氮的年均投入分别减少1.76 t·hm^(-2)和34.28 kg·hm^(-2);碳氮投入比随小麦-玉米周年秸秆还田量减少而降低,C100处理到C0处理的周年碳氮投入比分别为18.62、17.03、15.64、12.54和9.61.(2)小麦、玉米及周年籽粒产量均随着碳氮投入比的降低先增加后降低,且秸秆管理对小麦籽粒产量的影响大于玉米;与C100和C0相比,C50的小麦和玉米籽粒平均产量分别高13.34%~13.67%和16.10%~17.71%,周年籽粒产量分别显著高14.98%和15.68%.(3)碳氮投入比为15.64(C50处理)的条件下周年籽粒增产率和碳农学利用率最高,分别为15.71%和0.29 kg·kg^(-1);随着碳氮投入比降低,农田碳生产效率持续提高,且与碳氮投入比呈极显著负相关关系;农田氮生产效率随着碳氮投入比的降低呈先增后减的趋势,C50处理的氮生产效率最高(0.64 kg·kg^(-1)),较C100显著高32.63%.(4)C50处理的单位面积农田经济收益和净收益均最高,分别为4.62万元和3.34万元;其每公顷籽粒和秸秆饲料化获得的经济收益较C100分别高0.56万元和0.32万元.综上,统筹麦玉集约化种植系统的秸秆利用方式,周年秸秆50%还田+50%收获饲用,能够实现最佳碳氮投入比,促进碳农学利用率和氮生产效率的提升,获得最大籽粒产量和经济效益.